第二讲结构静力分析

第二讲结构静力分析第一页，共五十二页，2022年，8月28日内容简介ANSYS结构分析功能介绍结构静力分析实例操作演示结构分析的背景简介第二页，共五十二页，2022年，8月28日结构分析的应用领域机械结构，例如：活塞、连杆土木工程结构，例如：桥梁、建筑军事，例如：船体航空，例如：机身合力叉车，例如：车架、前桥等。第三页，共五十二页，2022年，8月28日结构分析的类型静力分析求解静态载荷下的应力和变形。线性和非线性。非线性包括塑性、应力刚化、大变形、大应变、超弹性、接触和蠕变分析等。模态分析(频率域)计算自然频率和固有振型。多种求解方法。谐响应分析计算对正弦输入的响应。瞬态动力分析计算对任意时变信号的响应。谱分析(频率域)模态分析的延伸。分析随机振动。屈曲分析线性和非线性。显式动力分析 LS-DYNA第四页，共五十二页，2022年，8月28日单元类型杆梁管二维实体三维实体壳接触耦合场特殊显示动力第五页，共五十二页，2022年，8月28日求解方法H－方法任何类型的结构分析P－方法线性结构静力分析比较：H－方法需要较细的网格划分，特别是对敏感区域；然而，对于较为粗糙的网格，P－方法往往能获得更高的求解精度。第六页，共五十二页，2022年，8月28日结构静力分析的定义分析由于稳态外载荷所引起的系统或零部件的位移、应力、应变和作用力，很适合求解惯性及阻尼的时间相关作用对结构响应的影响并不显著的问题。稳态载荷：外部施加的力和压力稳态的惯性力强迫位移温度（热应力计算）第七页，共五十二页，2022年，8月28日分析流程建立模型（Preprocessor）施加边界条件施加载荷解算（Solution）查看结果（GeneralPostproc）（ApplyLoads）第八页，共五十二页，2022年，8月28日建立模型定义工作文件名（ChangeJobname）UtilityMenu>File>ChangeJobname指定分析标题（ChangeTitle）UtilityMenu>File>ChangeTitle前处理器/PREP7，MainMenu>Preprocessor选择单元类型设置单元实常数定义材料属性创建几何模型第九页，共五十二页，2022年，8月28日ChangeJobname…Enternewjobname：输入文件名Newloganderrorfiles？复选框打上钩第十页，共五十二页，2022年，8月28日ChangeTitle…在工作区左下角显示标题不能输入中文UtilityMenu>Plot>Replot第十一页，共五十二页，2022年，8月28日建模的注意事项单元类型必须指定为线性单元。材料属性可以为线性、各向同性、常量。必须定义杨氏模量和泊松比。惯性载荷必须定义密度。温度载荷必须定义热膨胀系数。对应力、应变感兴趣的区域，采用更细的网格划分。第十二页，共五十二页，2022年，8月28日设置单元类型123第十三页，共五十二页，2022年，8月28日设置单元选项注意：不是所有的单元都能设置单元选项！第十四页，共五十二页，2022年，8月28日定义单元的实常数第十五页，共五十二页，2022年，8月28日定义实常数第十六页，共五十二页，2022年，8月28日定义材料属性第十七页，共五十二页，2022年，8月28日几何建模第十八页，共五十二页，2022年，8月28日几何模型示例LineModel第十九页，共五十二页，2022年，8月28日网格划分第二十页，共五十二页，2022年，8月28日网格划分示例3-DMesh第二十一页，共五十二页，2022年，8月28日施加载荷几何模型（点、线、面、体）有限元模型（节点、单元）注意：求解时，几何模型上的载荷会被自动转换到有限元模型上。载荷类型：约束条件（Constraints）力（Forces）面载荷（SurfaceLoads）体载荷（BodyLoads）惯性载荷（InertiaLoads）第二十二页，共五十二页，2022年，8月28日TABLE类载荷用户可以定义随时间变化的一维表。TIME为主变量，其他主变量无效。TIME必须按照升序定义。第二十三页，共五十二页，2022年，8月28日位移（Displacement）UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZDOF约束主要用来定义模型的支承条件，包括对称边界条件和特定形式的运动。第二十四页，共五十二页，2022年，8月28日力（Forces）和力矩（Moments）FX,FY,FZ,MX,MY,MZ施加在模型外部的集中载荷第二十五页，共五十二页，2022年，8月28日压力（Pressure）正值的压力作用于单元表面的法线方向。第二十六页，共五十二页，2022年，8月28日惯性力（InertiaForce）输入惯性加速度第二十七页，共五十二页，2022年，8月28日求解控制NewAnalysisAnalysisType:StaticLargeDeformationEffectsStressStiffeningEffectsNewton-RaphsonOption（非线性选项）EquationSolver（线性选项）第二十八页，共五十二页，2022年，8月28日Basic标签第二十九页，共五十二页，2022年，8月28日Basic标签设置ANTYPE和NLGEOMSmallDisplacementStaticLargeDisplacementStaticRestartCurrentAnalysis设置TIME载荷步的时间缺省为1，可以设置子步。对于静力分析，时间没有物理意义。设置OUTRES缺省最多1000个结果集记录到Jobname.rst中。第三十页，共五十二页，2022年，8月28日Sol’sOptions标签第三十一页，共五十二页，2022年，8月28日Sol’sOptions标签设置EQSLV程序选择求解器（ANSYS自动挑选）稀疏矩阵求解器（线性和非线性的缺省项）PCG求解器（适用于较大的模型）AMG求解器（适用于多处理器环境）DDS求解器（通过网络提供并行算法）迭代求解器波前直接求解器单独购买第三十二页，共五十二页，2022年，8月28日Nonlinear标签第三十三页，共五十二页，2022年，8月28日AdvancedNL标签第三十四页，共五十二页，2022年，8月28日应力刚化MainMenu>Solution>UnabridgedMenu>AnalysisOptions应力刚化仅于非线性相关。分析前，用户明确结构不会因屈曲而破坏。通常，考虑应力刚化加速收敛过程。第三十五页，共五十二页，2022年，8月28日Newton-Raphson选项ProgramChosen默认选择，自动激活“自适应下降”。Full完全牛顿－拉普森处理方法，每进行一次迭代修改刚度矩阵一次。Modified修正的牛顿－拉普森方法，正切刚度矩阵在每个子步被修正。InitialStiffness每次平衡迭代使用初始刚度矩阵。迭代次数较多。第三十六页，共五十二页，2022年，8月28日Newton-Raphson选项应力刚化设置求解器设置大变形设置第三十七页，共五十二页，2022年，8月28日输出控制输出文件：Jobname.out第三十八页，共五十二页，2022年，8月28日求解保存基本数据到文件UtilityMenu>File>SaveAs开始求解计算MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS第三十九页，共五十二页，2022年，8月28日检查信息列表第四十页，共五十二页，2022年，8月28日检查计算结果结果文件：Jobname.rst基本数据：节点位移（UX,UY,UZ,ROTX，ROTY，ROTZ）导出数据：节点和单元应力、应变和约束反力通用后处理器POST1时间历程后处理器POST26（非线性分析）第四十一页，共五十二页，2022年，8月28日用POST1检查结果检查输出文件是否在所有的子步分析中收敛恢复模型UtilityMenu>File>Resumefrom进入POST1MainMenu>GeneralPostproc读取需要的载荷步和子步结果MainMenu>GeneralPostproc>ReadResults>Loadstep第四十二页，共五十二页，2022年，8月28日结果选项变形情况MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShapes等值线MainMenu>GeneralPostproc>ContourPlot>NodalSolu或ElementSolu列表MainMenu>GeneralPostproc>ListResults>NodalSolu,ElementSolu,ReactionSolu其他性能第四十三页，共五十二页，2022年，8月28日变形情况第四十四页，共五十二页，2022年，8月28日变形示例第四十五页，共五十二页，2022年，8月28日VonMises应力云图第四十六页，共五十二页，2022年，8月28日应力示例第四十七页，共五十二页，2022年，8月28日误差评估（PRERR）对壳单元或实体单元，列出网格离散误差的平均值。按照结构能量模（SPEC）计算和列出误差百分比。第四十八页，共五十二页，2022年，8月28日用POST26检查结果根据输出文件检查是否所有载荷步内都收敛进入POST26MainMenu>TimeHistPostproc定义后处理期间使用的变量MainMenu>TimeHistPostproc>DefineVariables图形或者列表显示变量MainMenu>TimeHistPostproc>GraphVaribles或ListVaribles第四十九页，共五十二页，2022年，8月28日第五十页，共五十二页，2022